基于TRIZ理論的產品功能設計研究

李曉盈

摘 要：以運用TRIZ理論研究解決產品設計中的功能設置為目的。運用功能分析、物理矛盾及其解決原理（分離原理）等方法，可以對發現的問題做出新的創意設計。經過實踐論證，運用TRIZ理論在解決創新產品功能設計方面十分有效，不但實現了產品的功能滿足了用戶需求，而且提高了產品的市場競爭力，還幫助設計者們拓寬了設計之路。

關鍵詞：TRIZ理論；功能分析；物理矛盾；分離原理；產品功能

引言

隨著社會的快速發展，人們對生活的要求越來越高，就希望生活中的產品可以很大程度上解決更多的問題，使生活更加方便，因此產品的功能改善也就迫在眉睫，市場上的多功能產品也越來越大。產品的功能就是人們對一個產品的希望和期望的，所要達到怎樣的程序來幫助人們。產品設計是對一個創造性的物理信息進行綜合，通過多種元素的綜合處理以產品的形式呈現出來。新的產品設計，必須以滿足社會需求為目的，要滿足市場不斷變化的需求就必須以產品的功能為設計基礎，新的產品必須具備使用安全性、可靠性的特點，而且要易于使用。產品的功能設計不是僅憑自己的想象就能實現的，它的創造過程需要設計師運用適合自己的設計方法來按照一定的設計程序才能完成。本文將引入TRIZ理論來解決產品中對功能的設計，通過產品的功能實現來保證產品在市場中的競爭力。

1 TRIZ理論

TRIZ理論是在1946年由前蘇聯發明家根里奇·阿奇舒勒（G.S.A1tshuller）創立的，他帶領一批學者對世界近250萬份高水平的不同領域的發明專利進行分析之后，總結出了多種技術發展進化需要遵循的規律和模式，建立起TRIZ理論體系。TRIZ 理論是目前公認的最有效的創新方法。TRIZ 理論用巧妙的方法而不是常規的的方法解決發明的問題，著力解決系統中的矛盾問題，最終獲得最易行、最理想的解決方案。

與傳統的產品設計創新法相比，TRIZ理論具有屬于自己的一套方法系統。TRIZ理論中存在的創新設計解決方法主要包括ARIZ、沖突矩陣、物-場分析、76個標準解答等多種演化類型、40個創新發明原理、發明問題中的矛盾和進化法則等。但無論哪種方法的應用，其典型過程分為三個步驟，問題識別、問題解決和概念驗證。

2 產品功能的設置

功能定義，就是把設計對象所要求的功能進行抽象的描述，逐一下定義。把產品的物理特性分解、組合，逐項轉換成各功能特征，以明確產品的本質。功能是產品與使用者之間關系的紐帶，要設計一款產品，首先得了解該產品的基本功能。產品的功能按功能的主次之分，可以分為基本功能和輔助功能。

隨著科技的發達，人們越來越需要多功能的產品，但功能越多，產品的結構也就越復雜。為了實現一個產品，需要通過多個程序的操作來實現，而功能與結構之間存在著某種聯系，只有每個產品的各個組件之間協調一致，才能完成產品的總體功能實現最終目的。

創造一個產品的功能，就得對這個產品的功能進行分析，想要設計一款好的產品，必須強調的是想要通過新的概念或者理念進行設計來達到什么的目的，而不是想要的效果是如何達到的。TRIZ理論中所提供的功能分析恰好可以達到預想的效果。TRIZ理論中講述，功能分析是一個分析問題的工具，一種識別系統和超系統組件的功能、它們的特點及其成本的分析工具。

從某種程度上來說，設計一款合適的產品功能，分析問題比直接進行設計更加重要。本文接下來將運用TRIZ理論的功能分析和問題解決方法來論證。

3案例：拉桿箱改良設計

3.1 問題描述

拉桿箱指具有拉桿和滾輪的行李箱。因其使用方便，可以手提也可以拖動，攜帶衣物等成為旅行、出門而受到廣泛使用。市面上的拉桿箱大小，一般是根據航空公司的手提行李及寄艙行李箱的尺寸規定為標準。經常出行的人，會根據攜帶行李的多少來決定采取哪種型號的拉桿箱。有時候我們會為了方便盡可能少的攜帶行李物品就會選擇小型號（如18寸）的拉桿箱，但出行回來的路上可能會買一些特產之類的東西，小型號的拉桿箱就裝不下；有時攜帶的行李多我們會選擇大型號（如28寸）的拉桿箱，但大型號的箱子不一定能夠裝滿，在移動過程中物品會在里面晃動。因此選擇拉桿箱大小的問題，始終是人們出行的一大苦惱。

一個技術系統中由表述系統性能的同一個參數（拉桿箱的空間）具有相互排斥（ “大與小”）需求所構成的矛盾，因此該問題屬于典型的物理矛盾。

3.2 拉桿箱系統的功能分析

拉桿箱的功能是儲存衣物和移動衣物。根據TRIZ理論對功能分析的定義和步驟，進行拉桿箱的功能分析。功能分析分為三部分：組件分析、相互作用分析和建立功能模型。

組件分析是指將系統和超系統的組件加以區分，并分類列出來。拉桿箱系統的組件分析如下：

系統組件：拉桿、拉桿支架、箱包主體（前片和后片）、衣物、密碼鎖、滾輪。超系統組件：地面、空氣、人。

相互作用分析是識別組件兩兩之間的相互作用，為以后的建立功能模型打下基礎。該系統的相互作用模型如表1所示，其中“+”表示組件之間有相互作用關系，“-”表示組件之間沒有相互作用關系。

功能模型是指識別組件之間的功能，并根據他們執行的功能的性能加以評估，最后形成功能模型圖。表2 為拉桿箱系統功能分析。

根據以上功能分析可以將拉桿箱的空間問題描述為以下：

在人們出行想要使用拉桿箱儲存衣物時，我們希望箱包主體需要大，因為可以裝更多的衣物；但同時，箱包主體需要小，因為便于攜帶。

利用物理矛盾和分離原理解決該物理矛盾

物理矛盾就是技術系統要求某一參數性質為A+，同時又要求這一參數性質為A-。解決物理矛盾的核心思想是實現矛盾雙方的分離，TRIZ理論在總結解決物理矛盾方法方法的基礎上，提煉了四個“分離原理”，包括空間分離、時間分離、條件分離和整體與部分分離。

3.3 原理分析及解決方案

（1）運用空間分離原理解決問題。與空間分離原理相關的發明原理有10個。其中，“發明原理7嵌套原理”可以較好地解決了這個物理矛盾。其方案為：在一個大的箱包主體截取下邊一半，在上邊嵌套一個體積較小的半箱體。其優點是使用者在出行時可以根據的需求來決定將小的箱體上拉多少，而不需要因為衣物的多少去更換拉桿箱。缺點是兩個半箱體之間有明顯的分界線，上下調節空間大小時分界線會因里面的衣物而產生阻礙，而且從外部造型來看，也不美觀。

（2）運用時間分離原理解決問題。與時間分離原理相關的發明原理有12個。其中，“發明原理10預先作用原理”可以較好地解決了這個物理矛盾。其方案為：準備大小不同的多種型號拉桿箱，根據需求選擇型號。其優點是簡單的解決了該問題，使用現有產品就可以。缺點是多種型號的拉桿箱，花費大，放在家里占空間比較大，而且十分不方便。

（3）運用條件分離原理解決問題。與條件分離原理相關的發明原理有9個。經過分析得知，“發明原理38物理或化學參數改變原理”可以較好地解決了該物理矛盾。其方案為：箱體外殼的材質由傳統的布、皮質、ABS等材質更換為新型的納米材料，當衣物放太多的時候，箱體外殼會向外部擴張一定的尺寸，以保證里面的衣物不會被壓破，從而可以解決箱體的空間不足的問題。其優點是不再為箱子的空間不足而發愁，缺點是成本太高，不利于大批量生產。

（4）運用整體與部分分離原理解決問題。與整體與部分分離原理相關的發明原理有12個。經過分析得知，“發明原理1分割原理”可以較好地解決了這個物理矛盾。其方案為：將箱體從中間分割開，用可以折疊的防刺布把分割開來的兩個部分連接成一體，當出行者需要小一點型號的拉桿箱時可以將防刺布部分折疊起來縮小空間，當需要大型號的拉桿箱時將防刺布部分拉伸開來以擴大空間。其優點是隨時隨地可以改變箱體的空間大小，缺點是兩個不同材質的連接結構較復雜。

4結語

本文依據TRIZ理論的解決問題的方法，利用了功能分析、物理矛盾及分離原理等工具，對目前市場上普遍存在的拉桿箱進行了空間的改良設計，并有了十分有效的成果。通過這次設計的運用，更加證實了TRIZ理論是解決產品創新開發面臨的實際問題而形成的有效理論方法，可以幫助我們在對產品的功能問題做出系統的分析之后在更短的時間內產生更多、更高質量的解決方案，使用該理論方法不但實現了產品的功能需求，而且提高了產品的市場競爭力，還幫助設計者們拓寬了設計之路。

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